《王金发细胞生物学第6章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《王金发细胞生物学第6章（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、CHAPTER 6Ribosomeand Ribozyme1OUTLINE6.1 Ribosome structure 6.2 Ribosome Biogenesis 6.3 Ribosome Function 6.4 Ribozyme and Antisense RNA2核 糖 体 的 形 态 结 构 ?36.1 Ribosome structure 核糖体(ribosome)是细胞内一种核糖核 蛋白颗粒(ribonucleoprotein partical),是细胞内合成蛋白质的细胞器。 核糖体的主要成分是核糖体RNA(rRNA), 占60%, 蛋白质(r蛋白质), 占40%。46.1.1
2、 核糖体的类型细胞有两种主要类型的核糖体:原核细胞的核糖体:沉降系数为70S，分子量为2.5x106,由50S和30S两个亚基组成。真核细胞的核糖体:沉降系数是80S，分子量为2.5x106,由60S和40S两个亚基组成。5核 糖 体 的 大 小 亚 基6Mg2+ 浓度对大小亚基的聚合和解离的影响:70S核糖体在Mg2+的浓度小于1mm/L的溶液中易解离; 当Mg2+ 浓度大于10mm/L, 两个核糖体通常形成100S的二聚体。 7镁离 子浓 度对 核糖 体的 影响8各种来源的核糖体亚基组成来源 完整核糖体 核糖体亚基 核糖体RNAs细胞质 80S 60S(大亚基) 28S (真核生物) 40
3、S(小亚基) 18S，5.8S,5S细胞质 70S 50S(大亚基) 23S (原核生物) 30S(小亚基) 16S，5S线粒体 55-60S 45S(大亚基) 16S (哺乳动物) 35S(小亚基) 12S线粒体 75S 53S(大亚基) 21S (酵母) 35S(小亚基) 14S 线粒体 78S 60S(大亚基) 26S (高等植物) 45S(小亚基) 18S，5S叶绿体 70S 50S(大亚基) 23S30S(小亚基) 16S，5S9核糖体的化学组成106.2 核糖体的生物发生 (Biogenesis)在细胞内,核糖体是自我装配的。 真核细胞和原核细胞的核糖体合成和装配过程各不相同。 核
4、糖体的生物发生包括蛋白质和rRNA的合成、核糖体亚基的组装。 ?116.2.1 核糖体基因rRNA基因的扩增在染色体上增加rRNA基因的拷贝数:细菌的E.coli的基因组中有七套rRNA基因; 典型的真核生物细胞含有几百到几千个18S、 5.8S和28S rRNA基因的拷贝;5S rRNA基因的拷贝数多达50000个。12The selective amplification of rDNA 概念:Amphibian oocytes rRNA gene amplification基因扩增是通过形成几千个核进行的，每个核里含有几百拷贝的编码18S、5.8S和28S的rRNA基因，最后卵母细胞中的
5、这些rRNA基因的拷贝数几乎达到50万个。13卵母细胞中rRNA基因扩增机制滚环复制(rolling circle replication)卵母细胞中rRNA基因扩增的机制，有人认为归因于从染色体上分离出来的环状DNA分子，这种环状DNA中含有rRNA基因。由于环状DNA能够通过滚环复制的方式进行复制，因而能够产生大量的rRNA基因。14rRNA 基因 扩增1518S、5.8S和28S rRNA基因的转录和加工组织: 18S、5.8S和28S rRNA基因为一组串联在一起, 5S的rRNA基因则位于另一条染色体上。 人的rRNA基因 每组rRNA基因有200个拷贝串联在一起。每一 拷贝为一rD
6、NA转录单位。 人的13、14、15、 21、22 等5条染色体上均 有rRNA基因。在间期核中, 所有这5条染色体 rRNA基因附着的区域,集合在一起, 形成一个核 仁。16转录 45S primary transcript ;不同种的生物，pre-rRNA的长度范围在 34S45S之间; 在转录单位中除了三个rRNA基因外，还 包括一些间隔区； RNA polymerase I is specifically devoted to transcription of the three largest species of rRNAs;17不同种生物的前体rRNA生物 pre-rRNA的沉降
7、系数果蝇 34S裂殖酵母 37S烟草 38S蛙 40S鸡 45S鼠 45S人 45S18rRNA的前体转录物19前体rRNA的加工与修饰：将45S的前体rRNA加工成成熟的18S、5.8S和28S rRNA；甲基化修饰：甲基化的主要部位在核糖第二位羟基上。2045SrRNA前体的加工21rRNA 的 甲 基 化22在前体rRNA加工过程中，rRNA的甲基化可能起 指导作用：实验证明在前体rRNA被甲基化的部位在加工过 程中并未被切除，而是一直保持到成熟的rRNA 中;另外还发现如果人为地阻断前体rRNA的甲基化 ，前体rRNA的加工也被阻断;推测前体rRNA的甲基化对rRNA的加工具有指导 作
8、用。23Synthesis and Processing of the 5S rRNA In eukaryotes, the 5S rRNA molecules are encoded by a large number of identical genes that are separate from the other rRNA genes and are located outside the nudeolus. The 5S rRNA genes are transcribed by RNA polymerase III. The 5end of the primary transcr
9、ipt is identical with that of the mature 5S rRNA, but the 3 end usually contains extra nucleotides that are removed during processing. 245S rRNA基因25RNA polymerase III is unusual among the three polymerases in that it binds to a promoter site located within the transcribed portion of the gene rather
10、than a site upstream from the genes 5 flank. 内部启动子的实验证明: ?26确定内部启动子的实验27原核生物rRNA基因原核与真核生物的rRNA基因在组织结构 上的差异:重复频率：如E.coli，只重复了7次；细菌的5S rRNA与16SrRNA 、23S rRNA基 因组成一个转录单位，在染色体上的排 列顺序是16S-23S-5S。28核酸酶RNase将16S-23S-5S rRNA前体切割成单体;细菌中的rRNA转录单位除了三种rRNA外，同时有几种tRNA分子。29原核生物rRNA前体的加工306.2.2 核糖体的装配原核生物核糖体的装配小亚基
11、的rRNA和蛋白质的装配关系:组成核糖体的蛋白质和rRNA在大小亚基中均有一定的空间排布。31核 糖 体 RNA 的 位 置 关 系32核糖体在组装过程中,某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组长上去即表现出先后层次。根据同rRNA结合的顺序,将核糖体蛋白分为两种:33初级结合蛋白(primary binding protein)这些蛋白质直接同rRNA结合, 其中同16S rRNA结合的初级蛋白有14种, 它们是: S3, S4, S17, S20, S6, S15, S8, S18, S9, S11, S12, S13, S7, S1。同5S rRNA结合的有11种。次级结合蛋
12、白(secondary binding protein)这些蛋白质不直接同rRNA结合, 而是同初级 结合蛋结合。它们是: S10, S16, S2, S6, S21, S14, S19。34核糖体结合蛋白35确定内部启动子的实验36原核生物rRNA基因原核与真核生物的rRNA基因在组织结构上的差 异:重复频率：如E.coli，只重复了7次；细菌的16S rRNA 、23S rRNA 、5S rRNA基因组成一个转录单位，在染色体上的排列顺序是 16S-23S-5S。37原核生物rRNA前体的加工386.2.2 核糖体的装配原核生物核糖体的装配小亚基的rRNA和蛋白质的装配关系:组成核糖体的蛋
13、白质和rRNA在大小亚基中均有一定的空间排布。39核 糖 体 RNA 的 位 置 关 系40核糖体在组装过程中,某些蛋白质必须首先结合到rRNA上,其他蛋白才能组长上去即表现出先后层次。根据同rRNA结合的顺序,将核糖体蛋白分为两种:41初级结合蛋白(primary binding protein)这些蛋白质直接同rRNA结合, 其中同16S rRNA结合的初级蛋白有14种:S3, S4, S17, S20, S6, S15, S8, S18, S9, S11, S12, S13, S7, S1。同5S rRNA结合的有11种。次级结合蛋白(secondary binding protein)
14、这些蛋白质不直接同rRNA结合, 而是同初 级结合蛋结合:S10, S16, S2, S6, S21, S14, S19。42核糖体蛋白空间定位43真核生物核糖体装配模型80S前体颗粒形成45S rRNA+5S rRNA+蛋白质45S rRNA 41S rRNA大小亚基前体形成:大:32S rRNA和5S rRNA小:20S的前体rRNA；小亚基成熟与运送:20S rRNA18S rRNA大亚基成熟与运送32S rRNA28S rRNA+5.8S rRNA?44核糖体的合成与装配456.3 核糖体的功能核糖体的RNA结合位点 与mRNA结合的位点:SD序列 蛋白质合成中各位点的协同性 多聚核糖
15、体(polysome) 蛋白质合成的抑制剂 蛋白质合成的基本过程 蛋白质寿命?46核糖体的功能位点?47真核与原核mRNA的差 异48SD(Shine-Delgarno) sequence49蛋白质合成中各位点的协同性50多 聚 核 糖 体?51嘌呤霉素对蛋白质合成的抑制作 用52嘌呤 霉素 对蛋 白质 合成 的抑 制作 用536.4 Ribozyme and Antisense RNA核酶(ribozyme)反义RNA(Antisense RNA)546.4.1 真核细胞中的 小分子RNA(small RNA)大小:100300 bases由RNA聚合酶或RNA聚合酶所合成某些像mRNA一样可被加帽类别:scRNA snRNA55scRNA(small cytoplasmic RNA):snRNA(small nuclear RNA)： snRNPs(small nuclear ribonucleoproteins) 颗粒；一个snRNA, 10个蛋白质;有些蛋白质是某一snRNP所特有，有些则是 各种snRNP所共有； snRNPs分类:由于snRNA富含脲嘧啶核苷，分类时把它 分为U1、U2、等。566.4.2 Antisense RNA反义RNA分类
